直驱永磁风电机组功率控制与仿真研究

发布时间：2019-12-02 13:00

【摘要】：随着风电并入电网的比例变得越来越高,风电对电网的稳定性所产生影响越发明显起来。直驱永磁风电机组具有很多有优点,它具有高效的能量转换能力,能有效的隔离风电机组和电网使两者能够分别独立运行,是当今最有发展前途风力发电方式之一。直驱永磁风电机组由于没有了变速齿轮箱,因此减少了运营成本。文中通过建立直驱永磁风电机组的数学模型和仿真模型,研究了基于转子磁场定向的直驱永磁同步风力发电系统矢量控制策略,确立整个风电机组的控制系统构造。利用PSCAD/EMTDC仿真平台构建直驱永磁风电机组的仿真模型,对其实际运行于不同风况下的情况作了仿真分析,证明了该仿真模型可以用于机组的模拟运行。在电网电压发生单相短路接地故障时,将陷波器加入传统锁相环控制算法中,该改进的锁相环实现了对电网电压相位的跟踪,并且动态响应快、精度高。提出了双电流闭环控制策略进行仿真验证,该控制策略能够有效地抑制直流母线电压的升高,实现直驱永磁同步风力发电机组在电网发生单相跌落时不脱网运行,保证了风电机组的运行的稳定性。
【图文】：

构造图,风电机组,永磁,构造图

(1)风轮；（2)机械传动系统；（3)永磁同步发电机；（4)全功率变流器。直驱永磁同步风电机组的原理结构主要由图2-1所示的部分组成。在直驱永磁风电机组中，风力机与永磁同步发电机直接连接,取消的齿轮箱的使用。风能在直驱永磁风电机组中的变化是首先通过叶片转动成为机械能，机械能带动发电机旋转后转化为交流电；输出的交流电由机侧变流器整流成为直流电；直流电再通过逆变器的逆变作用转化为和电网同频率的交流电输送至电网。背靠背双PWM变流器机钺丨in Xn L 电网风速 H力叫转知-tlk传L——— ,/4 ； /// ；模型—一r-T77-^.y桨一沍十 I—_ - V ：I奖距角I 丨 ,护■制““ 一发电机侧整流器I电网侧逆变器i^” 控制模块控制模块i图2-1直驱永磁风电机组原理构造图2.2系统模型2.2.1风速模型因为风的随机性，所以到目前为止还没有有效的手段能控制风的变化，通常是利用风的四种模拟分量模型组合进行风况的模拟，四种模型为：基本风、阵风、渐变风、随机风[27_。(1)基本风基本风在风电机组的正常运行中是一直存在的，反映了风电场某段时间内的平均风速变化情况：V^., = A*r(l+l/K) (2-1)A为Weibull分布尺度参数，K为Weibull分布形状参数，r(*)为伽马函数。(2)阵风阵风用来描述风速的波动变化情况

曲线,风机,曲线,最佳叶尖速比

；l+0.08y^ /?' + !当P、A取值不同时，曲线如图2-2所示。从图2-2中可以看出，当P为定值时，只有一个可以令Cp为最大的入值，称其为最佳叶尖速比A。pt,这时也是最佳转速O0。pt和最佳风能利用系数Cpma)c的取值。叶尖速比无论为何值时，，总是0°的桨距角时Cp最大，之后，会随着桨距角P的减小Cp也会随之减小。因此令风轮转速跟随风速变化才能获得最佳叶尖速比。0.5， 1-^^max P — 0。0.4 — —— -01. , " = 2^‘-U. I -1 ? 1 \ ！ ^ 1 1 1 ‘ ^ 0 2 4 6 8 10 12 14 16X图2-2风机的Cp-人曲线2.2.3传动系统模型在直驱型风电机组中，风轮与发电机之间连接部分?
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315

【参考文献】